中考總復習第十四講內(nèi)能與熱機(熱和能)

第十四講內(nèi)能與熱機(熱和能)合理安排時間，就等于節(jié)約時間考綱要求一級主題二級主題科學內(nèi)容要求能量內(nèi)能內(nèi)能的概念；溫度和內(nèi)能的關系認識從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值，熱機的工作進程認識內(nèi)能的利用認識熱量的概念認識比熱容的概念用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象認識理解黑發(fā)不知勤學早，白發(fā)方悔讀書遲知識梳理內(nèi)能和熱量分子動能分子勢能溫度質(zhì)量做功熱傳遞熱量J/(kg·℃)內(nèi)能和熱量內(nèi)能Q吸＝cm△t(或Q放＝cm△t)完全燃燒J/kgQ吸＝qm(或Q放＝qV)鳥欲高飛先振翅，人求上進先讀書重點突破一、內(nèi)能1．物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則運動叫做熱運動．2．物體中所有分子做無規(guī)則運動具有的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能．3．一個物體的溫度升高，它的分子的運動加快，它的內(nèi)能增加．4．改變物體內(nèi)能的方法有兩種：做功和熱傳遞．5．在國際單位制里，能量的單位是J(焦耳)．二、熱量(Q)1．在熱傳遞的過程中，傳遞能量的多少，叫做熱量．2．熱量的國際單位是J(焦耳)．三、比熱容1．比熱容是表示“質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，升高(或降低)相同的溫度，吸收(或放出)的熱量不相等”的這一物質(zhì)的特性．2．定義：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃吸收的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容，簡稱比熱．3．公式：4．比熱容的單位：J/(kg·℃)，讀作：焦每千克攝氏度．5．比熱容是物質(zhì)的一種特性，每種物質(zhì)都有自己的比熱容．四、熱量計算公式1．吸熱公式：Q吸＝cm(t－t0)，其中t表示末溫，t0表示初溫，t－t0表示物體升高的溫度，用Δt表示t－t0，則有Q吸＝cmΔt.2．放熱公式：Q放＝cm(t0－t)，其中t0表示初溫，t表示末溫，t0－t表示物體降低的溫度，用Δt表示t0－t，則有Q放＝cmΔt.五、內(nèi)能與熱機1．熱機．把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器叫做熱機．熱機包括蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣式發(fā)動機等．內(nèi)燃機的工作原理：汽油或柴油在汽缸里燃燒時生成高溫高壓的燃氣，使燃氣推動活塞做功．內(nèi)燃機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程．2．燃料燃燒放熱．燃料的熱值(q)：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量．熱值的單位是：J/kg(焦每千克)．熱值和密度、比熱容等物理量一樣，是物質(zhì)本身的一種特性，它只與物質(zhì)的種類有關，與物體的質(zhì)量和體積無關．計算燃料燃燒放熱公式：Q放＝qm，其中q表示燃燒的熱值，m表示完全燃燒的燃料的質(zhì)量．(3)熱機的效率(η)：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率．

(4)能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持不變.路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索典題賞析例1

(2011·廣東)

閱讀下面的短文，回答下列問題．太陽能熱水器太陽能熱水器利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，它具有安全、?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點．如圖甲所示，太陽能熱水器主要由兩部分組成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空．如下圖乙所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料．另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通．玻璃吸熱管的工作原理如圖乙所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為熱能，將管內(nèi)的水加熱．向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運動；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高到一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱、保溫的作用．(1)玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力________重力．(2)能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面？簡單說明理由．________________________________________.(3)將質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水加熱到60℃，這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)](4)某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S＝2m2，熱效率為η＝40%(即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的熱能)，該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P＝1.4×103W/m2(即平均每平方米每秒鐘太陽能輻射能為1.4×103J)．在第(3)小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時？答案：(1)大于(2)不能．因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水．(3)水吸收的熱量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃－20℃)＝1.68×107J.(4)設加熱時間為T，熱水器的水在T時間內(nèi)吸熱為PSηT，∵PSηT＝Q吸，例2下列現(xiàn)象中，通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是(

)A．用鋸鋸木頭，鋸條發(fā)熱B．熱水中放入冰塊，水溫下降C．兩手相互摩擦，手發(fā)熱D．用砂輪磨菜刀，菜刀的溫度升高解析：鋸木頭、兩手相互摩擦、磨菜刀均是通過做功的方式改變內(nèi)能；只有熱水中放入冰塊，由于冰塊從熱水中吸收熱量，使水溫下降，屬于熱傳遞改變物體的內(nèi)能．答案：B例3由于水的比熱容比沙石或干泥土的比熱容大，所以在沿海地區(qū)陸地表面的氣溫比海面的氣溫晝夜變化顯著．因此(

)A．白天的海風多是從陸地吹向海面，夜晚的海風多是從海面吹向陸地B．白天的海風多是從海面吹向陸地，夜晚的海風多是從陸地吹向海面C．白天和夜晚的海風多是從陸地吹向海面D．白天和夜晚的海風多是從海面吹向陸地解析：利用比熱容的知識解釋自然界的一些現(xiàn)象，是中考中常見的題型．由于水的比熱容比沙石或干泥土的比熱容大，白天，在吸收相同的熱量時，同樣情況下，陸地溫度升高得較快，因此地表附近空氣溫度高，密度小，熱空氣上升，海面上的冷空氣補充過來，故白天的海風多是從海面吹向陸地；反之，到了晚上，在放出相同的熱量時，同樣情況下，陸地溫度降低的快，海面溫度降低地慢，密度小，空氣從陸地補充過來，故夜晚的海風多是從陸地吹向海面．答案：B例4

南極“萬年冰”中含有很多壓縮氣泡，科研隊員取一小塊放入盛有酒的杯中，冰塊會在酒面上漂來漂去.下面幾種說法錯誤的是(

)A.冰塊熔化，氣泡破裂，使冰塊漂來漂去B.冰塊吸熱，內(nèi)能增加，使冰塊漂來漂去C.冰塊熔化，氣泡破裂，氣泡的內(nèi)能減少D.冰塊吸熱，酒水放熱，酒水的內(nèi)能減少解析：冰塊放入酒杯中，冰要從酒中吸收熱量，使冰塊的內(nèi)能增加，溫度升高，而酒放出熱量，內(nèi)能減小；一部分冰熔化為水，熔化過程中，里面的氣泡破裂，對外做功，內(nèi)能減小，由于氣泡的破裂，膨脹的空氣向各個方向噴出，在相互作用力下，冰塊會漂來漂去，因此冰塊漂來漂去的原因不是因為冰塊內(nèi)能增加.答案：B例5

下列說法的“熱”字中，其中指熱量的是(

)A.摩擦生熱B.開水很熱C.熱機工作D.金屬善于傳熱解析：“熱量”是指在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少，是內(nèi)能變化的量度.只有在熱傳遞過程中，才能談熱量問題，熱量這個概念才有其物理意義，否則熱量沒有意義.在A中，摩擦生熱，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，“熱”指內(nèi)能.在B中，開水很熱是指開水的溫度高，“熱”指溫度.在C中，熱機工作，熱機是利用熱能工作的機器，這里的“熱”指的是熱能.在D中，金屬善于傳熱，熱傳遞過程中，傳遞的是熱量.因D是指熱量，所以D正確.答案：D在時間的大鐘上只有兩個字——現(xiàn)在基礎訓練針對訓練1．(2011·廣州)

利用太陽能的方式之一是用太陽電池把__________能轉(zhuǎn)化成__________能；另一種方式是用集熱器加熱．從改變物體內(nèi)能的途徑來看，太陽能熱水器是通過_______________來增加水的內(nèi)能．一臺太陽能熱水器儲有300kg的水，若水溫從20℃升到70℃，這些水吸收了________J熱量．[水的比熱容4.2×103J/(kg·℃)]太陽電熱傳遞6.3×107

2．(2010·廣東)

改變內(nèi)能有不同的方式，如圖甲是在一個配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小團棉花，當迅速壓下活塞時，可看見筒內(nèi)棉花燃燒起來．這是通過________的方式使玻璃筒內(nèi)的空氣________增加，溫度升高，達到棉花的燃點，使棉花燃燒．如圖乙是通過________的方式把試管里的水加熱至沸騰．做功內(nèi)能熱傳遞3．(2012·廣東)一瓶礦泉水放入冰箱結(jié)冰后，下列物理量不發(fā)生改變的是(

)A．質(zhì)量B．溫度C．內(nèi)能D．密度A4．由Q＝cm(t－t0)，可得c＝，關于同一種物質(zhì)的比熱容c，下列說法正確的是(

)A．若吸收的熱量增大一倍，則比熱容增大一倍B．若質(zhì)量增大一倍，則比熱容減至一半C．若加熱前后的溫度差增大一倍，則比熱容增大一倍D．無論質(zhì)量多大，比熱容都一樣D5．(2012·廣州)水的比熱容比煤油的大.如圖，用規(guī)格相同的兩試管分別裝上質(zhì)量相同的煤油和水，隔著石棉網(wǎng)同時對兩試管加熱.圖中的哪一圖線能反映該實驗情況(

)C6．有一電熱水壺，銘牌如下表所示.（1）該電熱水壺正常工作100s消耗了多少電能？

（2）將質(zhì)量為1kg，溫度為20℃的水加熱到100℃，水吸收了多少熱量？［c水=4.2×103J/(kg·℃)］（1）W=Pt=1100

W×100s=1.1×105J（2）Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103

J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J鞏固訓練1．1.一塊0

℃的冰變?yōu)?℃的水的過程中，它的內(nèi)能的變化情況是(

)A.變大B.變小C.不變D.不能確定A2．“城市尚余三伏熱，秋光先到野人家．”這說明在詩人陸游生活的那個時代，人們就已覺察到城市暖于郊區(qū)．產(chǎn)生城市“熱島效應”的主要原因，一是工廠、交通工具排放大量的________；二是建筑群、馬路中的砂石、水泥的________小，在相同日照條件下溫度上升更明顯；三是城市水面小，水的________吸熱少；四是樓群林立，難以形成對流．熱量比熱容蒸發(fā)3．長江三峽水利工程竣工后，每年提供的電能約為3×1017J，如此巨大的能量是由水的________能轉(zhuǎn)化而來的，它相當于完全燃燒________kg焦炭所釋放的能量．(q焦炭＝3×107J/kg)機械1010

4．太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能的裝置．為有效利用太陽能，某研究性學習小組對“物體吸收太陽能的能力與物體表面顏色之間的關系”進行了實驗研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋內(nèi)裝入相同質(zhì)量的水，插入溫度計后系好，放在陽光下曝曬，每隔相同的時間，讀出溫度計的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如下表：塑料袋水的質(zhì)量m/kg初溫t0/℃溫度t1/℃溫度t2/℃溫度t3/℃…黑色1.015.022.327.831.5…白色1.015.016.517.819.0…(1)該小組在實驗中采用的科學研究方法是________________．(2)由以上研究可知，太陽能熱水器的集熱管表面顏色以________色為宜．(3)若一太陽能熱水器裝水量為100kg，集熱管接受太陽能的有效接受面積約為2.0m2，每小時1m2接收面上有效接收太陽能約為2.1×106J，則該熱水器每小時水溫升高多少？控制變量法黑答案：10℃5．熾熱的鐵水具有內(nèi)能，當溫度降低時，內(nèi)能隨之________(填“增大”、“減小”或“不變”)．小明雙手對搓后感覺手上發(fā)熱，這是通過________的方式改變手的內(nèi)能．汽油機的工作過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是________沖程．減小做功壓縮

6．工作中的汽油機如圖所示，則下列判斷正確的是(

)A．如圖所示的汽油機正處于壓縮